BE- Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Kartal, Mesut" ile BE- Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeAmaca uygun olarak yansıma ve iletim karakteristikleri değiştirilebilen yapısal yüzey malzemesi(Bilişim Enstitüsü, 2017-12) Döken, Bora ; Kartal, Mesut ; 705102005 ; Satellite Communication and Remote Sensing ; Uydu Haberleşmesi Ve Uzaktan AlgılamaKablosuz iletişim sistemleri günümüzde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Sınırlı sayıdaki frekans bantlarının yoğun kullanımı sebepleriyle kapalı ortamlardaki birçok haberleşme sistemi aynı frekans bandını kullanmak zorunda kalmış ve sistemler arası girişim önemli bir problem haline gelmiştir. Kablosuz sinyallerin istenmeyen mesafelere iletimi de bilgi güvenliğinin sağlanması açısından önemli bir problem olmaktadır. Gelişmiş işaret işleme teknikleri ve anten tasarımları ile bu problemler çözülmeye çalışılmaktadır. Bütün bu sorunların çözümü ile ilgili önemli bir yaklaşım tarzı kablosuz ağların birbirlerinden izole edilmeleridir. Kablosuz ağların birbirlerinden izolasyonları ise binaların iç ve dış yüzeylerinin istenmeyen işaretleri engelleyen, istenilen işaretleri geçiren frekans seçici filtreye dönüştürülmeleri ile gerçekleşebilmektedir. Dielektrik ortam üzerine yerleştirilmiş periyodik iletken yama veya açıklık dizileri frekansa göre değişen yansıma ve iletim özellikleri göstermekte ve frekans seçici yüzeyler (FSY) olarak adlandırılmaktadırlar. Anten ve mikrodalga alanlarında birçok uygulamaları bulunmaktadır. Çok bantlı mikrodalga antenler, radomlar, dalga kılavuzu uygulamaları, yansıtıcı antenler, yapay manyetik iletkenler, demet bölücüler, emici yüzey tasarımları vs. bu uygulamalara örnek olarak verilebilir. Son yıllarda kablosuz haberleşme sistemlerinde görülen girişim, güvenlik, işaret güç seviyesi problemlerine sunduğu çözümler dolayısıyla incelenmektedirler. 2.4 GHz (2.4–2.4835 GHz) ve 5.8 GHz ISM (5.725–5.850 GHz) serbest frekans bantları bina içi kablosuz iletişimlerde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Gelecekte bina içlerindeki bütün elektrikli ev aletlerinin, haberleşme ve kontrol sistemlerinin bu frekans bantlarını kullanmaları öngörülmektedir. Haberleşme teknolojilerindeki hızlı gelişmeler, iletim ortamlarının yapısının ve kullanıcı taleplerinin zamanla değişebilmesi FSY'lerin davranışlarının da amaca uygun olarak değiştirilebilmesi ihtiyacını doğurmaktadır. Bu sebeple, tez çalışmasında 2.4 GHz ve 5.8 GHz ISM kablosuz haberleşme frekansları bantları iletiminin amaca uygun kontrol edilebilmesi hedeflenmiştir. Tasarlanan yüzey malzemesinin amaca uygun olarak değiştirilebilen dört farklı frekans karakteristiğine sahip olması öngörülmüştür: 2.45 GHz ve 5.8 GHz ISM bantlarının her ikisinin de durdurulması veya iletilmesi, 2.45 GHz ISM bandının durdurarak 5.8 GHz ISM bandının iletilmesi ve 2.45 GHz ISM bandı iletilirken 5.8 GHz ISM bandının durdurulması. Hedeflenen frekans bantları durdurulduğunda yüzey malzemesinin iletim katsayısının minimum -10 dB olması hedeflenmiştir. Tez çalışmalarında FSY geometrileri araştırılarak FSY geometrilerin frekans cevaplarını etkileyen etmenler belirlenmiştir. Eşdeğer devre yönteminin kullanılması ile FSY parametrelerinin yüzeyin frekans cevabı üzerindeki etkileri belirlenmiş ve tasarımlar bu bilgilerin ışığında şekillendirilmişlerdir. Yüzeylerin benzetimleri Ansoft HFSS programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. FSY'lerin eniyilemesi eşdeğer devre yönteminden elde edilen bilgiler doğrultusunda HFSS programının parametrik analiz özelliği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez süresince gerçekleştirilen tasarımlar ile on dört farklı tasarım gerçekleştirilmiştir. Bu tasarımlardan beş tanesi dergilere yayınlanmak üzere gönderilmiş, dört tanesi kabul almış diğer bir tanesinin hakem süreçleri devam etmektedir. İki yeni çalışma gönderilmek üzere dergilere hazırlanmaktadır. Ayrıca, konu ile ilgili konferanslara da katılım sağlanarak dört farklı çalışma buralarda anlatılmıştır. FSY'lerin tasarım aşamalarında karşılaşılan problemler ve çözüm önerileri aşağıda özetlenmiştir: Birden fazla durdurma bandına sahip FSY tasarımlarında, birim hücrede bulunan ve durdurma bantlarını belirleyen geometriler arasındaki girişim eniyileme aşamasını zorlaştırmakta, hatta başarısız olmasına bile yol açabilmektedir. Sorunun çözümü için tez çalışmalarında üç farklı öneri getirilmiştir. Birinci öneride girişim etkisini kontrol edebilmek için aynı parametre değerlerine sahip benzer geometriler farklı katmanlara yerleştirilmiştir. Her bir katman ayrı bir frekans bandını durdurmaktadır. Geometrilerin benzer olması özellikle farklı geliş açılarında ortaya çıkabilecek beklenmeyen sonuçların ihtimali azaltmaktadır. Girişim etkisi uzaklığın karesi ile orantılı olarak azaldığından girişim etkisini kontrol edebilmek için ikinci öneride iç içe geçmiş geometrilerden yararlanılmıştır. Kare döngü, dairesel döngü veya dört bacaklı yüklü geometriler gibi özel geometriler seçilerek iç içe geçen geometriler arasındaki mesafe sabit yapılmıştır. İç içe geçmiş geometriler arasındaki mesafe büyük tutularak girişim etkisi minimize edilmiştir. Çok bantlı FSY tasarımlarında ortaya konan üçüncü öneri geometriler üzerinde girintiler oluşturma tekniğidir. Böylece geometrilerin eşdeğer kapasite değerleri değişmeden, eşdeğer endüktans değerleri değiştirerek FSY'in rezonansı değiştirilebilmektedir. Girintiler geometriler üzerinde uygun yerlerde oluşturularak girişimin rezonans frekansı üzerine olan etkisi minimize edilmiştir. Günümüzde haberleşme teknolojilerindeki hızlı gelişmeler FSY'lerin birden fazla frekans karakteristiğine sahip olması ve amaca uygun frekans karakteristiğinin seçilebilmesi ihtiyacını doğurmaktadır. Tasarlanan yüzeylere gelen 2.45 GHz ve 5.8 GHz frekans ISM bant frekanslarındaki elektromagnetik dalgaların isteğe bağlı olarak durdurulabilmesi veya geçirilebilmesi için FSY geometrilerinin içine varaktör veya PIN diyotlar yerleştirilmiştir. Yüzeylerin anahtarlama ve kaydırma performanslarının arttırılabilmesi için de tez çalışmalarında yeni bir öneri getirilmiştir. Öneriye göre diyotlar periyodik iletken geometriler üzerinde yük yoğunluğunun maksimum olduğu konumlara yerleştirilmelidirler. Aktif FSY tasarımlarında her bir bandın iletim veya durdurma modları arasında değiştirilmesi diğer bandın frekans davranışını olumsuz olarak etkilemektedir. Karşılaşılan bu problemin çözümünde, çift bantlı pasif FSY geometrileri tasarımlarında geliştirilen ve durdurma bantlarının birbirlerine olan etkisini minimuma indirgeyen yöntemler aktif FSY tasarımlarında kullanılmıştır. Varaktör diyotların eşdeğer kapasite değerlerinin yüksek olması aktif FSY tasarımlarının durdurma bant genişlikleri oldukça arttırmaktadır. Eşdeğer kapasite değeri düşük olan varaktör diyotların fiyatları oldukça yüksek olmaktadır. Bu durum, aktif FSY maliyetlerini oldukça yüksek değerlere çekebilmektedir. Tez çalışmalarında yeni bir öneri getirilmiş ve uygun değerli endüktanslar varaktör diyotlara seri bağlanarak aktif FSY'lerin durdurma bantları oldukça daraltılmıştır.
-
ÖgeAnalysis of signal processing algorithms for detection of human vital signs using uwb radar(Graduate School, 2024-05-07) Eren, Cansu ; Kartal, Mesut ; Karamzadeh, Saeid ; 705172001 ; Satellite Communication and Remote SensingDetection of human vital signs using ultrawideband radar systems has been a popular research topic amongst researchers since the 2000s. The detection and monitoring of human vital signs in free space or through obstacles such as walls or debris using radar systems are defined as bio-radiolocation. Detecting human vital signs through a robust clutter such as concrete walls using radar technology is possible. This technology is known as Sense Through Wall Radar (STWR) or Through Wall Radar (TWR). The applications of human vital signs monitoring utilizing radar are wide and grouped in two major fields: civil and military applications. Breathing and heart rates are the principal vital signs of the human body. Breathing and heartbeat frequencies are varied between 0.2-0.6Hz and 0.8 -2.5Hz, respectively. While breathing, the human chest area expands and contacts periodically. Human breathing/heartbeat movements draw a sinusoidal mathematical model, and this model is a signature of human vitality and the presence of human beings. These tiny movements up to centimeters in radar distance are observable thanks to ultrawideband technology. Ultrawideband(UWB) radars are utilized between 3.4 GHZ and 10.6 GHZ, with a band ratio of 1.29-7. This standardization is made by the Federal Communications Commission (FCC). UWB radars have improved target range accuracy and high range resolution, enabling target classification, are robust to interferences such as rain and mist, and have reduced radar dead zones. In addition to the properties mentioned earlier of UWB radars, they are non-ionizing, non-intrusive, and contactless. The non-contact and non-ionized property of UWB radar systems makes them great candidates for monitoring human vital signs in biomedical fields. Sleep monitoring (Sudden Infant Death Syndrome, Obstructive Sleep Apnea Syndrome), analysis of the physical performance of the athletes, veterinarian monitoring, and animal study are examples of these systems' civil and biomedical applications. The contactless measurement technique also enables monitoring of border zones and enemy territories, such as buildings, which is attractive for defense applications. Detecting human victims under debris after natural disasters such as earthquakes using UWB radar systems is helpful for search and rescue teams in the field. In light of the increasing aging population worldwide, UWB radar systems can monitor the activities of older adults, such as walking, falling, breathing, etc. These systems are widely known as Ambient Assisted Living(AAL). Thus, UWB radar systems are not only used for detection and monitoring human vital signs but also for classifying human gestures and movements. The operational specifications of UWB radar systems determine their performance. Thus, engineers seek solutions focusing on time, energy, bandwidth, and space. Higher bandwidths have better range resolution. The longer ranges are obtained with maximized energy. The positioning of antenna systems requires area. Regarding such tiny movements of human breath and heartbeat, ranging accuracy and space budget are crucial. The penetration through heavy clutters with longer ranges requires maximized energy. Moreover, the UWB radar performance is vulnerable to external noises and propagation effects due to earth curvature, atmosphere, and interference. Thus, analyzing the selection of UWB radar operational parameters for detected human vital signs is one of the research topics in the field. The UWB radar accuracy is measured via reference sensors to validate radar operation. Contact-based and non-contact systems are used. Electrocardiography, photoplethysmorgy, and chest belt sensors require contact with human tissues. Lidar and cameras are contactless techniques like UWB radars to analyze human vital signs. However, they suffer from environmental lightning. Electromagnetic tools are also used to model human vital signs. However, they are computationally heavy and complex. Thus, the presence of a simple, realistic, and cost-free vital sign reference system is a gap in the literature. Detecting human vital signs using UWB radars under the debris is an intricate problem for the researchers. The radar specifications, such as antenna geometry, radar type, bandwidth, and system power, are significant. Plus, after data collection in debris, the variational signal processing methods are utilized to enhance weak target returns. The first step is to suppress the clutter and debris in this case. The surrounding environment also affects the UWB radar data and makes additional contributions. Thus, the clutter type is modeled as time-varying and independent from time. Mean Removal, Frame Differencing, Loop-back Filtering, Linear Trend Subtraction, Principal Component Analysis(PCA), and Singular Value Decomposition (SVD) are the well-studied clutter reduction techniques in the literature. Time-frequency visualization of radar breath signals is handled via the most fundamental technique, the Fast Fourier Transform, or advanced techniques such as Hilbert Huang Transform and Short Time Fourier Transform. Hilbert Huang Transform and Short Time Fourier Transform are worthwhile while analyzing more complete scenarios such as additional movements. The feature analysis of these movements is significant for machine learning researchers who classify the movement types. In this study, we studied signal processing algorithms on radar human vital signs. The earthquake in Hatay and Kahramanmaraş in 2023, past pandemics, and a growing number of older adult populations motivated the thesis. Data collection regarding the gaps in literature was the central part of the study. We collected seven data types focused on cluttered zones, body movements, human/radar orientation, and simulation data. While collecting the data, we noticed a lack of publicly available data and the rapid process needed in medical and rescue radars. Thus, we shared our data on Mendeley Data and published its paper. We also shared fundamental signal processing algorithm analysis in this dataset to detect human breath signals under the table. In the remaining part of the studies, we focused on signal processing algorithms and analysis results. We analyzed the dataset using clutter reduction techniques and time-spectral analysis techniques. We presented detailed data performance analysis outcomes. Our studies on the effects of body movements on radar breath data were published in two international conferences. We developed a novel UWB radar breath simulator based on the electromagnetic properties of human tissues. Finally, we presented a brief conclusion.
-
ÖgeGezgin haberleşme sistemleri için yalın zamanlama algoritması(Bilişim Enstitüsü, 2017-12) Sağlam, Mehmet İzzet ; Kartal, Mesut ; 705032003 ; Satellite Communication and Remote Sensing ; Uydu Haberleşmesi Ve Uzaktan AlgılamaGünümüzde gezgin iletişim sistemlerini kullanan kullanıcı sayısı öngörülenin çok ötesinde artmıştır. Üçüncü nesil iletişim sistemlerinin desteklediği yüksek hızlı veri iletimi sayesinde aboneler kablolu sistemler yerine artık gezgin iletişim sistemlerini tercih etmeye başlamışlardır. Kullanıcı sayısındaki yükseliş yanında kullanıcıların tüketmeye başladığı aylık ortalama veri miktarı yüzlerce Mbyte veya GigaByte seviyelerine yükselmiştir. Günümüzde operatörler yüksek veri trafiğini ve hızını karşılamak için 3GPP (3rd Generation Partnership Project) tarafından geliştirilmiş bir standartlar ailesi olan Dördüncü Nesil (4N) gezgin iletişim sistemlerini tercih etmektedirler. 3GPP, bünyesinde ARIB (Association of Radio Industries and Businesses), ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions), CCSA (China Communications Standards Association), ETSI (European Telecommunications Standards Institute), TSDSI (Telecommunications Standards Development Society), TTA (Telecommunications Technology Association) ve TTC (Telecommunication Technology Committee) olarak toplam yedi telekom standart geliştirme organizasyonunu birleştiren bir ortaklıktır. İlk ticari 4N sistemi TelliaSoneria tarafından 2009 yılında İsveç’te açılmıştır. GSMA (Global System for Mobile communications Association) birliğinin 2017 yılı istatistiklerine göre gezgin haberleşme şebeklerini kullanan kullanıcı sayısı beş milyarı geçmiştir [1]. Kullanıcı sayısındaki kontrolsüz artış, kullanıcılar arasında etkin bir sistem kaynak paylaşımını daha da önemli kılmaktadır. Yeni nesil akıllı telefonlar ve tablet tipi cihazların yaygınlaşmasıyla kullanıcıların kullanım profili değişmiştir. Kullanıcı profili daha önce uzun süreli az sayıda şebekeye bağlanma ihtiyacı şeklindeyken şimdi az miktardaki veri iletim için daha sık şebekeye bağlanma şekline dönüşmüştür. Kullanıcı profili ve sayındaki bu değişimler halen kullanılmakta olan ve kullanıcıların servis alma paylaşımını düzenleyen zamanlama algoritmalarını verimsiz hale getirmiştir. Yukarda sözü edilen nedenlerle günümüzde üçüncü ve dördüncü nesil gezgin veri iletim sistemlerinde kaynakların paylaştırılmasına yönelik yeni bir zamanlama algoritmasının tasarımına şiddetle ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaç doğrultusunda bu tezde, sistem kaynaklarının kullanıcılara etkin paylaşımına olanak sağlayacak yeni bir zamanlama algoritmasının geliştirilmesi ve ürün haline getirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla tezde kullanılacak sistem parametreleri gerçek ve gerçek zamanlı olmayan hizmet alan kullanıcıların ihtiyaçlarına göre belirlenmiş ve kullanıcılara en hızlı/kesintisiz/kaliteli hizmet verebilen dinamik bir zamanlama algoritması geliştirilmiştir.
-
ÖgeKatkılı NiFe2O4 polimer tabanlı mikrodalga yutucuların frekans seçici malzeme tasarımı(Bilişim Enstitüsü, 2019-02-07) Şahin, Ethem İlhan ; Kartal, Mesut ; 705112007 ; Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan AlgılamaHaberleşme endüstrisindeki olağanüstü büyüme mikrodalga yutucu malzemelere olan ilginin artmasına neden olmuştur. Son zamanlarda modern haberleşme sistemleri yüksek frekanslara doğru kaydığı için yüksek frekanslarda kullanılmaya uygun yutucu malzemelere olan ilgi ve gereksinimde doğal olarak artış göstermektedir. Kablosuz iletişimin hızlı ilerlemesi neticesinde mikrodalga yutucu malzemelere olan ilgi radar sistemleri ve askeri uygulamalar gibi özel alanlar dışındaki uygulamalarda da oldukça dikkat çekici hale gelmiştir.Kullanımı giderek yaygınlaşan elektronik aygıtlardan yayılan sinyallerin oluşturduğu elektromanyetik kirliliğin insan sağlığı ve çevre üzerine pek çok olumsuz sonuçlar ortaya çıkardığı da günümüzde bilinmektedir. Bu sorunları aşmak ve elektromanyetik etkileri en aza indirmek, radar, uzay teknolojisi, telekomünikasyon, yerel alan ağları, askeri ve iletişim teknolojilerinde güvenliği sağlamak amaçlı olan yutucu malzemeler ve ekranlama etkinliğine sahip malzemeler üzerinde yapılan çalışmalarda ayrıca devam etmektedir. Yutucu malzemeye gelen sinyalin geldiği yöne yansımaması ve aynı zamanda iletim sağlamaması gereklidir. Bunun için sinyalin malzeme içinde veya üzerinde emilim yapması gerekmektedir. Normalde yansıma katsayısı minumum seviyeye ulaştığında en düşük yansıma kaybı elde edilir, yani gelen elektromanyetik dalgaların hiçbiri geri yansımamaktadır. Prensip olarak, bir elektromanyetik yutucu kaplamanın rolü, düşük yansıma sağlaması ve gelen elektromanyetik dalgalar için yüksek bir yutulma sağlamasıdır. Elektromanyetik dalga yutucu malzemelerin değeri ne kadar ince bir tabaka ile ne kadar geniş bir frekans aralığında yutma işlemini yaptığı ile alakalıdır. Malzemeye gelen elektrik ve manyetik bileşenleri olan birbirlerine dik şekilde hareket eden elektromanyetik dalganın elektrik bileşeni malzemenin dielektrik özellikleri tarafından yutulurken diğer bileşen olan manyetik bileşen ise manyetik özellik tarafından yutulur böylece bu iki bileşen kaybolunca malzeme ideal yutucu malzeme olur. Mikrodalga malzeme içine girdikten sonra malzeme kalınlığı boyunca zayıflatılmalı ve ısıya dönüştürülmelidir, bu durumda malzemeye gelen dalgalar yutularak geri yansımayacaktır. Manyetik ve dielektrik özellikleri nedeniyle NiFe2O4 genel formülü ile verilen spinel ferrritler sahip oldukları ilginç özellikleri nedeniyle son yıllarda yoğun bir şekilde bilgi depolama sistemleri içindeki uygulamalar, manyetik sıvılar, manyetik toplu çekirdek, yüksek frekans aralığında çalışan mikrodalga veya radar yutucu malzemeler (RAM), yüksek frekanslı cihazlar için araştırılmıştır, NiFe2O4 yapısındaki spinel ferritler manyetik kayıplarının ve dirençlerinin yüksek olmasından dolayı elektromanyetik dalga yutucu olarak kullanılabilmektedir, ayrıca spinel ferritler manyetik kayıt ortamı, manyetik akışkanlar, katalizörler, manyetik rezonans görüntüleme (MRI), mikrodalga yutucular, sensörler ve pigmentler gibi uygulama alanlarında da öne çıkan malzemelerdir. Ferritlerin özellikleri, kimyasal bileşimine, mikroyapısına, sinterleme parametreleri ile katkılanan iyonun konumuna ve katkı oranına bağlı olarak değişik özellik göstermektedir. Yapılan çalışmada NiFe2O4 ferrit bileşiminde Ni yerine Mo, Tb, Ta ve Hf, Fe yerine V, Cu farklı oranlarda yer alan katı eriyiği şeklinde ilave edilerek tek fazlı katkılı NiFe2O4 ferritleri oksitlerin karışımı yöntemiyle üretilmiştir. Başlangıç oksitlerinin miktarları Ni1-xMoxFe2O4, Ni1-xTbxFe2O4, Ni1-xTaxFe2O4 , Ni1-xHfxFe2O4 , NiFe2-xVxO4, NiFe2-xCux stokiyometrik kompozisyonlar baz alınarak hesaplanmıştır. Her bir katkının ana yapı (NiFe2O4) içerisinde yapıyı bozmadan katkılanabileceği miktar olarak tarif edilen çözünürlük limiti X-ışınları toz difraktometresi kullanılarak saptanmıştır. SEM sonuçları XRD sonuçlarını teyit etmektedir. 1200-1500 °C aralığında sinterlenen katkılı tek fazlı NiFe2O4 ferrit malzemelerin manyetik özellikleri belirlenmiştir. Oluşturulan katı eriyiklerde katkı tür ve oranlarının ferrit seramiğinin manyetik ve ekranlama etkinliğine (shielding effect) olan etkileri ayrıca belirlenmiştir. Özellikler açısından belirlenen optimum parametrelere göre katkılı NiFe2O4 ferritleri polianilin tabanlı olarak kompozit olarak üretilip özellikleri karakterize edilmiştir. Polianilin-NiFe2O4:V, Polianilin-NiFe2O4:Tb, Polianilin-NiFe2O4:Cu, Polianilin-NiFe2O4:Hf, Polianilin-NiFe2O4:Ta, Polianilin-NiFe2O4:Mo farklı katkı oranlarında sıcak presleme ile üretilmiştir. Anilin / Ni ferrit ağırlık oranı 1/1, 3/1 olarak değiştirilerek mikrodalga ekranlama etkinliğine sahip kompozitler epoksi reçine kullanılarak üretilmiştir, üretilen kompozitler XRD, SEM ve VSM ( titreşen örnek magnetometresi ), FTIR,Vector Network Analyzer (VNA (Two-Port,R & S FSH-K42)) kullanılarak karakterize edilmiştir. Polianilin-NiFe2O4: V, Polianilin-NiFe2O4:Tb, Polianilin-NiFe2O4:Cu, Polianilin-NiFe2O4:Hf, Polianilin-NiFe2O4:Ta, Polianilin-NiFe2O4:Mo kompozitlerinin mikrodalga ekranlama etkinliği performansları 0-8 GHz aralığında ölçülmüş ve mikrodalga ekranlama etkinliğine sahip malzemeler olarak kullanım potansiyelleri incelenmiştir.